[发明专利]钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，钙钛矿太阳能电池包括基底电极以及依次沉积在基底电极上的电子传输层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层和对电极，还包括p型半导体层，设置于电子传输层与钙钛矿光吸收层之间，p型半导体层与电子传输层的交界处形成异质结，使得电子传输层内与p型半导体层内均具有较强的内建电场，而钙钛矿光吸收层内几乎不存在电荷耗尽和内建电场，当外部偏压发生变化时，钙钛矿光吸收层内没有明显的电场响应，离子迁移可以被明显抑制，从而提高了电池稳定性。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术，特别是涉及钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

太阳能电池是一种通过光电效应或者光化学反应直接把光能转化成电能的装置。

钙钛矿太阳能电池是利用钙钛矿型半导体材料作为吸光材料而制成的光伏器件，具有组成元素储量丰富、成本低廉、适于大规模生产等优点，是一种具有良好发展前景的新型光伏器件。

然而，钙钛矿太阳能电池的稳定性较低，这制约着该类电池的进一步发展。电池在外部偏置电压下的性能衰减是导致稳定性降低的关键因素。电池的性能衰减原因主要在于外部偏置电压改变了电池内部的电场状态，从而诱导了离子迁移的发生。离子迁移会诱导钙钛矿光吸收层的体相和界面区域产生缺陷态，增加电池的光电电荷复合，进而导致电池的稳定性降低。

为提高电池的稳定性，部分现有技术通过改善钙钛矿光吸收层的结晶质量或改变钙钛矿光吸收层的材料类型来提高钙钛矿光吸收层的离子迁移激活能，从而抑制离子迁移。但是，钙钛矿材料一般具有较低的离子迁移激活能，这导致通过改进钙钛矿光吸收层的材料来抑制离子迁移这一方法的实现难度很高。

因此，如何从其他方面入手，提出一种新的钙钛矿太阳能电池结构，以抑制电池在外部偏置电压下的离子迁移，提高电池稳定性，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

本发明一个进一步的目的是要提供一种新的钙钛矿太阳能电池结构，以抑制钙钛矿光吸收层在外部偏置电压下的离子迁移，提高电池稳定性。

本发明另一个进一步的目的是要以简单的方法提高钙钛矿太阳能电池稳定性。

本发明又一个进一步的目的是要提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。

特别地，本发明提供了一种钙钛矿太阳能电池，包括基底电极以及依次沉积在基底电极上的电子传输层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层和对电极，其特征在于，还包括：p型半导体层，设置于电子传输层与钙钛矿光吸收层之间，p 型半导体层与电子传输层的交界处形成异质结。

可选地，p型半导体层的耗尽区宽度小于p型半导体层的厚度。

可选地，p型半导体层由p型重掺杂半导体材料制成。

可选地，p型重掺杂半导体材料包括：Sb₂Se₃、Cu₂ZnSn(S,Se)₄、PbS量子点和/或CuIn₅S₈。

可选地，p型半导体层的导带底的能量与电子传输层的导带底的能量之间的差值小于第一设定阈值；p型半导体层的导带底的能量与钙钛矿光吸收层的导带底的能量之间的差值也小于第一设定阈值；且p型半导体层的带隙为 1.0～1.5eV。

可选地，p型半导体层的费米能级与钙钛矿光吸收层的费米能级之间的差值小于第二设定阈值。

可选地，电子传输层由n型半导体材料制成，n型半导体材料包括TiO₂、 SnO₂、BaSnO₃、PCBM和/或C60。